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2016年8月，美国国防部国防科学委员会发布了《Autonomy》（《自主性》），指出“未来人工智能战争不可避免”。2017年7月，美国情报高级研究计划局发布了《Artificial intelligence and nationalsecurity》（《人工智能与国家安全》），再次指出“人工智能技术是国家安全的颠覆性技术”。在2017年7月中国国务院发布的《新一代人工智能发展规划》中，提到“群体认知”“群体感知、协同与演化”“群体集成智能”，并21次提到“群体智能”，11次提到“自主无人系统”。基于人工智能设计无人机集群分布式控制框架，使得系统中的无人机仅在局部感知能力下，通过集群数据链技术，同其他无人机组建自组织智能交互网络，并在外界环境触发作用下，实现复杂的行为模式，具备学习能力，在群体层面涌现出智能。大自然是人类创造力的丰富源泉。鸟类、兽类、鱼类、昆虫类等群居性生物为适应生存环境，历经长期演化后，激发涌现出高度协调一致的群集运动。

 

将这种具有无中心、共识主动性、简单性和自组织性等特点的群体智能机制应用于无人机集群自主控制这一颠覆性技术，无论从理论框架还是应用需求都是十分契合的。在集成生物群体智能的无人机集群系统中，个体通过收集和处理信息来适应环境，进行个体知识的更新，通过与集群中其他个体的交互，进行历史经验学习和社会学习，不断进化从而获得更强的生存能力以及对环境的适应能力；当某个无人机出现故障，其他无人机会自动修复填补，在系统层面表现出自愈能力；若有新的无人机加入集群，只要与边界处的无人机建立通信，新的集群会迅速完成融合。北京航空航天大学仿生自主飞行系统研究组10余年来，通过借鉴雁群、鸽群、椋鸟群、狼群、蜂群、蚁群等生物群体的共识自主性集群智慧，采用分布式策略设计了无人机集群自主控制方法和技术，并结合这些生物群体智能进行了无人机集群编队、目标分配、目标跟踪、集群围捕等任务的飞行试验验证，下一步将开展基于群体智能的有人/无人跨域异构集群自主控制方面的研究。

 

随着作战环境监测技术和识别技术的不断突破，在交战双方信息比较清晰的情况下，当无人机进行集群对抗时，如何在机载设备采集的信息指引下，快速、准确地进行空战策略的选择，必将成为空战成败的决定性因素。2015年10月，辛辛那提大学Psibernetix公司研发了一款高保真的空战模拟虚拟空间，所研发的Alpha人工智能利用超级电脑的数据中心处理系统在模拟空战中击落了空军假想敌教官（前空军上校Gene Lee），该系统目前主要通过模拟战机飞行，改善无人机的飞行应变能力，大大降低无人机飞行失误率，在评估、计划、应急方面均比正式飞行员更加快速有效，可同时处理多个攻击目标，调配武器实现精准打击。

 

2017年12月，叙利亚反对派采用无人机机群重创俄罗斯在叙境内的赫梅米空军基地，无人机集群作战初具雏形。武器系统的发展，改变了整个空战的作战环境和作战方式，使其发展成了由超视距攻击和近距格斗两个阶段组成的复杂任务。实现无人机集群自主对抗的关键是空战决策技术，即研究无人机在线感知条件下，如何与集群内的其他无人机协调，进行实时或者近实时的超视距攻击阶段的目标与武器分配以及近距格斗阶段的战略与战术选择，达到具备经验丰富的战斗机飞行员决策能力的目的。

 

在无人机集群技术、装备与战术快速发展的形势下，各国开始投资发展反无人机技术。根据雷声公司2018年3月发布的报告，美国陆军在俄克拉何马州西尔堡举行了“机动火力综合试验”（maneuver fires integrated experiment，MFIX）演习，雷声公司利用其先进高功率微波武器和高能激光武器击落了45架无人机。

 

国内外对无人机反制的手段无外乎3种模式：直接摧毁、监测控制类、干扰阻断类。对应到无人机集群，可以采用的反制措施，包含以下几种形式：捣毁蜂巢，即运用综合火力全方位打击运载平台，力争摧毁或在投放空域之外实现拦截；密集拦截，即采用弹炮融合系统和密集防空火炮对无人机集群实施拦截打击；集群对抗，以彼之道还施彼身，用集群来对抗集群；电磁瘫毁，即运用定向能武器进行抗击，或进行地面大功率电子干扰；控制劫持，即通过注入控制指令或病毒，采用网络入侵的方式进行抗击。正因如此，发展应对反无人机技术的无人机集群技术在日益复杂的任务态势下显得尤为重要，例如，发展应对频谱资源短缺、频谱环境复杂、环境和人为干扰严重等问题的无人机数据链抗干扰技术。

 

在无人机集群系统中，大规模、低成本的小型无人机平台通过相互协调合作，具有资源配置机动灵活、任务执行成本低等特点，可满足未来高动态、强对抗等复杂环境下的任务需求。通过大量无人机间的相互通信和行动协调以及各无人机间的相互能力互补，可建立一种有效的协同策略，提高资源的利用效率，实现单无人机平台的任务能力拓展以及无人机集群系统的整体任务效能提升。

 

在军用领域，无人机集群系统必将带来作战模式的颠覆性变革。通过合理运用，无人机集群可在战争中发挥出重要价值：可在使用前更换各种传感器等有效载荷，执行不同的任务；可进行电子干扰/赛博攻击，实施情报监视和侦察；可与战斗机和轰炸机等隐身装备配合，使敌方雷达无法区分目标；可为打击平台、已发射的反辐射反舰武器提供目标指示或辅助瞄准；可作为自杀式无人机消耗敌方的高价值攻击武器，达到系统与系统对抗的效果，提高系统的生存能力。此外，将群体与体系架构技术相融合，构建面向未来智能战争需求的无人系统集群体系框架，建立并实现基于群体智能的无人机集群系统，对于拓展作战体系的能力边界，引领武器装备的跨越式发展，应对信息化战争高成本的发展瓶颈具有重要意义。

 

在民用领域，无人机集群正逐步渗透到人类社会生活的方方面面。无人机集群灯光秀表演潮正热，例如2016年1月Intel公司的百架无人机灯光秀、2016年10月长征胜利80周年南航无人机集群献礼、2018年2月珠海春晚无人机特技飞行、2018年8月长沙橘子洲头777架无人机的灯光秀表演，以上无人机集群表演主要采用了高精度定位技术，距离复杂环境下的无人机集群全自主控制还有很大差距。在快递物流方面，无人机集群系统可通过相互协调用于调配并发大量订单，例如Amazon的Kiva仓储运用搬运机器人和快递无人机实现智能物流管理；在农业领域，无人机可与地面机器人相互协作形成异构集群系统，实现大面积区域的农业信息采集，例如在由ECHORD++资助的农用机器人集群（swarm robotics for agricultural applications）项目中，多架无人机彼此协调可实现对农田区域内杂草的精确监测；在应急救援方面，无人机集群可通过自组网技术快速建立临时通信网，以便快速掌握灾情，调配物资，例如在2015年8月的“8·12天津滨海新区爆炸事故”中，8架无人机飞入爆炸核心区测绘，为现场指挥部决策提供有力依据；2018年6月，四川绵阳市美丽岛建设工地143名工人被困岛上，2架无人机同时作业，1 h内成功完成了救援物资输送任务。